电炉炼铁

以电能为供热能源的非高炉炼铁方法

电炉炼铁是以电能为供热能源的非高炉炼铁方法。由于炼焦煤的缺乏及水电资源的开发，自 20世纪初一些国家开始研究和使用电炉炼铁，1908年第一座炼铁电炉在瑞典投入工业生产。在一些水电资源丰富的国家(如挪威)，以及具有高炉难以处理的特殊资源(如钒钛铁矿、砂铁、钛铁矿)的国家(如南非、新西兰)电炉炼铁仍得到应用和发展。

原理及工艺特点

原料经配料加入炉内，炉料经加热、分解、还原、熔化、造渣及渣铁反应等过程生成生铁和炉渣，渣、铁定期从渣口、铁口放出。

电炉炼铁有以下特点：(1)炉内所有反应所需热量不是由燃料燃烧提供，而是由外部输入的电能提供。电流通过自焙电极引入炉内，电流通过料层、熔体的电阻及料层内熔体上部的电弧，将电能转化为热能。电热转换不带入其他物质，不产生气体、故对炉内气氛、对炉料及熔体不产生影响，且热量集中，易于获得高温，炉内温度易于控制。(2)电炉炼铁过程中的炉料的还原主要是直接还原(占总还原量的80%～90%)，由煤气产生的间接还原仅占10%～20%，其原因是电炉炼铁不鼓风，下部还原及分解产生的气体量仅约650m/t铁，炉料800～1000℃的间接还原区甚窄，炉料通过这一区域时间甚短、虽然下部上升煤气CO含量高达60%～75%，但间接还原数量较小。(3)炉料入炉后经下部上升的热煤气及自身电阻热的加热，经预热、分解、部分还原后在电弧下及附近的高温区迅速熔化，在很短时间内完成造渣、熔化、渣铁分离等过程，并在渣铁流经炉缸内赤热的焦层时进行终还原、渗碳及脱硫反应，最终聚集在炉缸形成铁水层和炉渣层，渣铁定期从铁口、渣口放出，冶炼周期比高炉炼铁要短，仅0.5～1.5h。(4)料柱短、对料柱的透气性要求低，因而对原料的强度要求比较宽松，可以使用强度低的原料和还原剂，如无烟煤、劣质焦。

设备

炼铁电炉有高炉身电炉，低炉身电炉，敞开式电阻炉等多种型式，使用最普遍的是低炉身电炉，这种电炉与铁合金生产用封闭式埋弧还原电炉极为相似。炉膛呈圆形或矩形、椭圆形，电极在圆形炉内呈三角形配置，在矩形、椭圆形炉内则在长轴方向成一线配置。以33000kW的圆形电炉为例，炉壳外径12.0m、高3.5～5.0m，采用自焙电极，电极直径1.5m，炉衬外层用黏土砖砌筑，内层为沥青镁砂捣固层或用碳质耐火材料砌筑或用碳质材料捣固，炉衬寿命3～7年，炉盖一般用水冷钢结构内衬黏土砖构成。炉缸可设一个渣铁口，渣、铁从同一口中放出，或设一个出铁口，一个出渣口分别放出铁水、炉渣。中小型电炉可采用倾动式。

电流经炉用变压器、母线、电极把持器、自焙电极导入炉内。电流负荷由升降电极和切换电压控制，通常变压器次级电压为80～250V，多级可调，一般均为自动控制。多数炼铁电炉采用三台单相变压器组成供电变压系统，为改善功率因数，通常还应有相应功率的效率补偿电容器。

产品及技术经济指标

电炉冶炼普通铁矿获得的生铁的典型成分为：C3.6%～4.2%，Si 1.0%～3.0%，Mn 0.1%～0.2%，P 0.02%～0.30%，S<0.05%;炉渣成分为CaO 40%～45%，SiO225%～30%，Al2O3 15%～25%;炼铁电炉煤气成分为CO60%～75%，CO215%～20%，H2 5%～8%，CH4 0～3%，热值可达10000kJ/m，回收可做燃料使用，但煤气中含有极细的粉尘，脱尘净化困难。炼铁电炉冶炼钒钛铁矿(经回转窑预热预还原)生产的典型含V生铁成分为C 3.2%～4.0%，V 0.45%～0.55%，Ti0.10%～0.20%，Si 0.15%～0.30%，S 0.05%～0.07%;炉渣成分为TiO2 38%～60%，SiO215%～35%，Al2O38%～15%，CaO5%～30%，当TiO2含量达到一定水平时，炉渣可做钛工业原料使用，含钒生铁经氧化处理可获得钒工业原料—钒渣。

炼铁电炉冶炼普通矿的电耗为2000～2500kW·h/t铁水，电耗数量随原料的含铁品位升高而降低，当使用预热预还原原料时电耗可大幅度下降，可降到1000～1500kW·h/t铁水，还原剂消耗无烟煤或劣质焦为400～450kg/t铁水，电极糊耗量与电极糊质量及炼铁原料质量相关，为10～15kg/t铁水，当使用预热预还原炉料时电极糊消耗可降到5.0kg/t铁。电能供热占热总收入98%以上，热支出中，水分蒸发分解，化合水及碳酸盐分解占10%～12%，氧化物还原占38%～42%，铁水，炉渣、炉气及炉尘带走显热占30%～32%，热损失占23%～26%。如图1所示

发展展望

(1)电炉炼铁技术是成熟的，已有大型(63000kW)电炉在生产，日产生铁可达800～1000t。在特定的资源条件下是一种生产生铁的有效途径。但由于世界范围内电能供应并不充裕，以及高品位精矿的出现和直接还原技术、熔融还原技术的发展，电炉炼铁已逐步被其他钢铁生产工艺所取代，许多大型电炉炼铁厂已改造成电炉炼钢厂。只有在矿石资源特殊，其他工艺无法合理经济利用时，电炉炼铁仍是一种可选择和利用的成熟工艺。在南非、新西兰、挪威的电炉炼铁厂均用以处理特殊矿(钒钛铁矿、砂铁、钛铁矿)。(2)炼铁电炉使用预热预还原炉料可以大幅度降低冶炼电耗，改善操作条件和冶炼经济技术指标，提高经济效益，回转窑预热预还原—电炉炼铁联合流程已成为电炉炼铁的基本形式。(3)中国攀西地区蕴藏有大量钒钛磁铁矿，西南地区有丰富的水力资源，预热预还原—电炉炼铁工艺是实施钒钛磁铁矿铁、钒、钛综合利用最有前途的工艺之一，有良好的发展前景。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省